Пермско-триассовое вымирание, произошедшее примерно 252 миллиона лет назад, считается самым масштабным биотическим кризисом в истории Фанерозоя. Это событие унесло жизни до 94% видов морских беспозвоночных и около 89% родов наземных позвоночных, что существенно изменило облик жизни на Земле. Одним из катализаторов этого массового вымирания стала извержением Сибирских траппов — одного из крупнейших в истории вулканических комплексов. Его интенсивные выбросы углерода и других парниковых газов вызвали резкий рост температуры атмосферы и повлекли за собой тяжелые экологические последствия. Однако ключевой вопрос — почему экстремальные условия суперпарникового климата сохранялись на протяжении около пяти миллионов лет после этого вулканического всплеска? Современные исследования все чаще указывают на существенную роль катастрофического коллапса растительности, особенно тропических экосистем, в поддержании таких длительных тепличных условий.
Растительность, особенно в тропических низменностях, является важным регулятором углеродного цикла через процессы фотосинтеза и накопления органического углерода в виде биомассы и почвы. В период позднего перми и раннего триаса было отмечено резкое сокращение видов и объёмов растительности, что привело к упадку органического углеродосбережения и изменению химических процессов выветривания. Потеря больших лесных массивов сопровождалась исчезновением болотных углей, известных как «угольный разрыв», когда на протяжении миллионов лет не накапливались значительные отложения растительного материала. Такое ослабление биологического поглотителя углекислого газа означало снижение обратной связи в системе климат-углерод, что способствовало сохраняющейся высокой концентрации CO2 в атмосфере. Фоссильные данные и литологические индикаторы климата позволяют реконструировать географическое распределение растений и динамику их продуктивности в этот период.
Анализы макро- и микроископических остатков растительности, с учетом региональных климатических условий, показывают, что наибольший ущерб понесли низко- и среднеширотные регионы, где в позднем перми существовали густые и продуктивные тропические леса. На этих территориях исчезло около 86% видов растений, при этом в высоких широтах потери были значительно ниже — около 66%. Последний результат свидетельствует о том, что северные и южные рефуги и высокогорные территории стали убежищем для уцелевшей флоры и способствовали постепенному восстановлению экосистем в последующие миллионы лет. Ученые использовали современные методы нормализации данных растительных фоссилий, чтобы уменьшить влияние фрагментации образцов и палеоботантических особенностей, что позволило более точно оценить разнообразие и продуктивность древних растений. Исследования также опирались на функциональные характеристики растений, такие как высота, размер листьев, тип жилкования и толщина кутикулы, для определения связей с климатическими параметрами и продуктивностью.
Установлено, что до пермско-триассового рубежа растительность формировала сложные многоярусные леса с высокими тропическими видами, а после вымирания была заменена преимущественно травянистыми, низкорослыми сообществами с гораздо меньшей биомассой и продуктивностью. Эти сведения были интегрированы в климато-биогеохимическое моделирование с использованием модели SCION, которая учитывает влияние растительности на процессы континентального выветривания и органического углеродосбережения. Модель демонстрирует, что потеря растительности приводит к значительному снижению биологического выветривания горных пород, которое иначе способствовало поглощению CO2 из атмосферы. В результате этого очистка атмосферы от углекислого газа задерживается, вызывая длительную стабилизацию климата на крайне высоких температурах — порядка 33-34 °C в экваториальных районах. Восстановление растительности в середине триаса сопровождается усилением процессов выветривания и накопления органического углерода, что ведет к постепенному охлаждению планеты и снижению концентраций CO2.
Наличие пороговых значений в климато-углеродной системе является важным выводом исследований. Они указывают на то, что выше определенного уровня глобальной температуры происходят резкие биотические изменения, в том числе коллапс тропической растительности, усугубляющий нагрев за счет снижения поглощения углекислого газа и нарушений химических циклов. Эта обратная связь поддерживала легендарные суперпарниковые условия раннего триаса даже после окончания основного периода вулканической активности Сибирских траппов. Рассуждая о современных изменениях климата, опыт ранних пермско-триассовых событий служит серьезным предупреждением. Дестабилизация глобальных экосистем и потенциал возникновения подобных порогов могут привести к длительным и глубоким изменениям земной среды с негативными последствиями для биосферы.
